Thomas Brand

在測量運算放大器輸入電容時，我應該關注什么？

答：

您必須確保測量精度不會因PCB或測試設置的雜散電容和電感而降低。您可以通過使用低電容探頭、在PCB上使用短線以及避免信號走線下方的巨大接地層來最大程度地減少這些問題。

運算放大器用于各種電子電路。它們的任務是放大小電壓以進行進一步的信號處理。煙霧探測器、光電二極管跨阻放大器、醫療器械甚至工業控制系統等應用都需要盡可能低的運算放大器輸入電容，因為這會影響噪聲成分，進而影響系統穩定性，特別是對于具有高頻和增益的系統。

為了最大限度地提高相應電路的精度，必須知道運算放大器的輸入電容。然而，數據手冊通常不提供此信息，因此必須獨立確定。這可能很困難，因為在許多情況下，輸入電容只有幾pF。

表1列出了運算放大器的幾個不同示例及其各自的輸入電容值。

?

?

如何確定輸入電容

確定運算放大器輸入電容的一種簡單方法是增加一個串聯電阻（R系列），運算放大器輸入如圖1所示。這產生了一個一階低通濾波器，其頻率響應可由網絡分析儀記錄。輸入電容可以根據頻率響應計算。電阻 R系列通常在 10 kΩ 至 100 kΩ 范圍內。

圖1.利用運算放大器輸入端的串聯電阻，可以測量運算放大器的輸入電容。

記錄頻率響應時，必須確保測量精度不會因PCB或測試設置的雜散電容和電感而降低。

應選擇高測量分辨率，以實現最小的雜散電容。建議使用低電容 （<1 pF） 的 FET 探頭。

PCB相對于地的電容也應盡可能低。這可以通過確保信號走線和串聯電阻下方沒有接地層來實現。

此外，應使用盡可能短的線路和（電阻）引線，以避免額外的誤差源，如串聯和寄生電感。

圖2顯示了使用網絡分析儀和功率分配器的可能測試設置。

圖2.用于確定運算放大器輸入電容的測試設置。

功率分配器的任務是分割信號。信號1：1保持不變地饋送到網絡分析儀的輸入端，并通過插入的低通濾波器傳遞到運算放大器輸入端。然后，網絡分析儀根據這兩個信號之間的差異生成頻率響應。

對于測量本身，雜散電容C流浪需要確定。為此，在電路板上沒有運算放大器的情況下施加信號。根據生成的波特圖，C流浪計算公式1所示：

f1（–3 dB） 是使用網絡分析儀在沒有運算放大器的情況下測量的 –3 dB 轉折頻率，RTH1是插入串聯電阻（R系列）、輸入端接電阻（50 Ω）和功率分配器上的 50 Ω源阻抗（戴維寧等效值）：

接下來，將運算放大器放置在PCB上。

由于PCB的雜散電容與運算放大器的輸入電容并聯，因此公式1用C補充在如公式3所示：

這一次，f2（–3 dB） 是網絡分析儀使用運算放大器和 R 測量的 –3 dB 轉折頻率TH2是插入串聯電阻、輸入端接電阻（50 Ω）、功率分配器的輸出阻抗（50 Ω）和運算放大器共模輸入阻抗（R厘米):

一般而言，對于具有CMOS輸入的運算放大器，R系列<<·厘米.因此，RTH2≈·TH1公式3可以重寫，如公式5所示：

然后可以使用公式1和公式5確定運算放大器的輸入電容。

結論

運算放大器的輸入電容可能難以測量。它通常位于pF范圍內，測試設置中的寄生效應會扭曲結果。使用小型測試設置和由網絡分析儀和功率分配器組成的適當測量設備，通過首先確定雜散電容（測試設置中的誤差電容），然后通過頻率響應確定運算放大器電路的組合電容（誤差電容和輸入電容），很容易確定輸入電容。通過前面所示的公式，可以計算出運算放大器的實際輸入電容。

審核編輯：郭婷